SPL, Puissance de l'ampli en Watt, rendement des enceintes

[bengug]

Bonjour à tous,

Comme bon nombre d'apprentis je me pose et re-pose des questions.
J'aurais besoin d'aide pour confirmer ou infirmer différents points ..... afin de dimensionner mes besoins en puissance ....
Ce sujet fut abordé sur de nombreux fils de discussion .... mais j'ai des difficultés à recoller tous les morceaux .... et à me faire confiance sur le raisonnement ...

Le premier point semble donc être de définir le niveau d'écoute. Je lis souvent, ici, 80 dB SPL.
Soit, mais pour mon usage, ne serait ce pas un peu élevé ? Je garde tout de même ce chiffre.

Les pics de puissance à passer serait à +15 dB
Sur ce point j'admets, tel un théorème, ce principe .... Lors de mes relevés à l'oscillo sur metallica S&M je voyais effectivement des pics de tension bien important.

95 dB à la zone d'écoute. Chez moi la zone d'écoute est à 1,5 / 2 mètres.
Dans une pièce non traitée, chargée en meuble, hum donc finalement peut être peu d’absorption (pas bien je sais). Pour définir la "perte" en fonction de la distance ... dur dur ...
Apparemment en champs libre, un bruit ponctuel (équivalent d'un impact sur une caisse ?) perdrait 6 db tous les mètres... donc dans un pièce un poil réfléchissante la déperdition doit être moindre ... donc perdre 5 db serait déjà une perte importante non ?

Si je prends 100 dB SPL à 1 mètre devenant 95 dB SPL à 2 mètres, est ce réaliste ?

Grosse maille, si je comprends bien les échelles, la puissance de l'ampli doit être doublée tous les 3 db

- Avec des enceintes à 95 dB / W / m, et un besoin de 100 dB SPL à 1 m. Pour augmenter de 5 dB SPL, j'aurais donc besoin d'un peu moins de 4 Watts ?

- Par contre avec des enceintes à 90 dB / W / m, et un besoin de 100 dB SPL à 1 m. Pour augementer de 10 dB SPL, j'aurais besoins d'environ 10 Watts ? (+3 dB -> +2 Watts ; + 6 dB -> +4 W ; +9 dB -> +8 W ; +12 dB -> +16 W)

Maintenant si je souhaitais écouter un peu plus fort (85 dB SPL ), alors je pourrais partir sur un besoin de 105 dB à un mètre. Et dans ce cas la puissance nécessaire de l'ampli serait bien plus importante ....
- Avec des enceintes à 95 dB / W / m, le besoin est de +10 dB soit une dizaine de Watts
- Avec des enceintes à 90 dB / W / m, le besoin est de +15 dB soit une trentaine de Watts ... ouch

Mais si j'écoute à moins, disons 75 dB SPL, alors la puissance demandée décrois grandement ...

Pensez vous que ce raisonnement tienne la route jusqu'ici ?

Ensuite comment conclure sur le besoin en amplification ?
- Concernant le niveau d'écoute SPL : Hum dois je faire un relever au sonomètre ? est ce la seule méthode fiable ?
Pas coûteux mais peut être douteux : https://www.amazon.fr/dp/B075WT5VM8/ref ... 852560484/
- Concernant la sensibilité des enceintes : la donnée présentée sur la fiche constructeur est elle vraie ? pour toutes les fréquences y compris les plus basses ? Je doute .... grandement ....
Que pensez de par exemple celles-ci : Davis stentaure annoncée à 95 dB / W / m avec deux HP de 17 cm ... http://www.davis-acoustics.com/archives/stentaure-le/
- Un relevé au voltmètre ou à l'oscillo aux borniers des enceintes pourrait il apporté des informations pertinentes ?

- Concernant l'amplification, vue de ma fenêtre, plusieurs grandes familles, je schématise hein, le débat n'est pas sur les tubes de sortie hein
- SE 300B : 10 Watts
- SE avec 1000 Volts : 20 Watts
- PP KT 88 Triode : 30 Watts ;
- PP KT88 UL ou KT88 en // : 50 Watts

Quelle serait la famille de puissance m'étant nécessaire actuellement ?
Un SE 300B est il capable de 8/10 Watts à 40 Hz ? enfin peut être un peu moins actuellement, par exemple 5/6 Watts ?

Si un jour j'ai une pièce plus grande, devrais je alors augmenter la puissance de l'ampli drastiquement, donc passer dans la classe 30 ou 50 Watts ?

Hum mes questions sont elles censés ? intéressantes pour me permettre de choisir un ampli ?

Merci d'avance !

[francis ibre]

Bonjour Benoit,

80 dB SPL ce n'est pas élevé !
90, oui, ça "commence" à être fort...
On considère qu'une écoute réaliste "comme en vrai" se fait aux environs de 85 dB SPL.

85 dB à la zone d'écoute bien sûr...

Les pics de puissance à passer serait à +15 dB...

Oui...
Quoique certains CD de jazz ou de classique, avec peu de compression, montrent un facteur de crête plus élevé, disons +20 dB... rarement plus mais ça arrive...

95 dB à la zone d'écoute.

C'est vraiment un strict minimum !!!
Pour moi, 85 + 15 = 100 dB à la zone d'écoute...

Chez moi la zone d'écoute est à 1,5 / 2 mètres.

Donc dans le champ direct, puisque distance inférieure à la distance critique.
Décroissance de 6 dB à chaque doublement de distance dans ce cas.

Pour avoir 100 dB à 2 m des HP, il en faut 106 à 1 m...
Soit 4 fois plus de puissance que ce que tu as calculé.

donc dans un pièce un poil réfléchissante la déperdition doit être moindre ...

Oui, mais seulement au-delà de la distance critique, et grâce au champ réverbéré.

- Avec des enceintes à 95 dB / W / m, le besoin est de +10 dB soit une dizaine de Watts
- Avec des enceintes à 90 dB / W / m, le besoin est de +15 dB soit une trentaine de Watts ...

Voilà...

Mais si j'écoute à moins, disons 75 dB SPL, alors la puissance demandée décrois grandement ...

De la même façon, si tu regardes des tableaux dans le noir, tu n'as pas besoin d'une ampoule puissante...
75 dB c'est une pièce de clavecin de Bach écoutée en sourdine en pensant à autre chose.


Sonomètre : celui que tu as mis en lien mesure en pondération A, autrement dit avec une grosse atténuation dans le grave : -26,2 dB à 63 Hz, -39,4 dB à 31,5 Hz...
S'il t'affiche par exemple 80 dB(A) tu ne sauras pas quel est le niveau réel dans le grave !!!
Il te faut un sonomètre "linéaire" donc un qui peut mesurer en pondération C.

Davis stentaure annoncée à 95 dB / W / m avec deux HP de 17 cm ...

95 dB certes, mais pour une tension de 2,83 V selon la norme.
mais comme il y a deux HP en parallèle dans le grave, l'impédance de charge est proche de 4 ohms, ce qui fait qu'avec 2,83 V la puissance appliquée (P = U²/Z) est de 2 W...

Donc 95 dB / 2 W... et par conséquent 92 dB / 1 W... normal...

Quelle serait la famille de puissance m'étant nécessaire actuellement ?

Pour le clavecin de Bach ou pour NoQuarter de Led Zep ?

Un SE 300B est il capable de 8/10 Watts à 40 Hz ?

Sûrement pas !
Au mieux la moitié...

Dans une pièce plus grande, et acoustiquement traitée, si la distance d'écoute passe à 4 m et reste inférieure à la distance critique, il te faudra deux fois plus de puissance.
Evidemment, si la pièce n'est pas traitée, le champ réverbéré augmente le niveau, et en reculant à 4 m tu ne perdras pas de niveau par rapport à 2 m, donc pas besoin de plus de puissance !
Mais à 4 m le résultat ne sera pas fameux...

Francis

[guy2]

95 dB certes, mais pour une tension de 2,83 V selon la norme.
mais comme il y a deux HP en parallèle dans le grave, l'impédance de charge est proche de 4 ohms, ce qui fait qu'avec 2,83 V la puissance appliquée (P = U²/Z) est de 2 W...

Bonjour Francis,

Si l’ampli a une Zout suffisamment faible pour être un "ampli de tension", cela fait-il vraiment une différence ?

Guy

[francis ibre]

Bonsoir Guy,

on parle d'ampli à tubes, qui n'ont absolument pas un comportement de "générateur de tension".

4 ohms au lieu de 8, ça fait doubler le courant demandé, ce qui n'a aucune importance pour un ampli transistorisé de 100 W : qu'on lui en demande 8 ou 16, il s'en fout totalement...
Il donnera toujours la même tension, sur 4 comme sur 8 ohms : la sensibilité de l'enceinte exprimée en dB pour 2,83 V nous convient très bien.

Mais pour un ampli à tube SE de 300B, donnant 8 W sur 8 ohms ???
Si on lui branche 4 ohms, sur la prise adéquate bien sûr, il donnera... 4 W... pas un de plus.
Autrement dit il ne donnera pas du tout la même tension de sortie sur la prise 4 ohms et sur celle 8 ohms.
Pourquoi ? parce que la tension modulée maxi sur l'anode du tube est limitée par la HT et par l'impédance de charge choisie : notre 300B chargée par 3,5 kO module en gros 230 V crête sur son anode...
Le transfo 3500 : 8 ohms divise cette tension par 21... Tension de sortie de 11 V crête environ, soit 8 W
Mais en 3500 : 4 ohms il divise par 29,6... tension de sortie de 8 V crête, soit 4 W...

Et si on lui branche ces 4 ohms sur la prise 8 ohms, on n'obtiendra pas le double de courant : on obtiendra juste une énorme distorsion, et un écrêtage dissymétrique vers 2,85 W...
Pmax de 7 W mais avec 55% de distorsion !

Tu vois que contrairement à l'ampli à transistor, dont la puissance double sur 4 ohms, celle du SE est divisée par 2.

Francis

[bengug]

Bonsoir à Francis, Bonsoir Guy2, Bonsoir à à tous,

Merci Francis d'avoir pris (repris ?) le temps de répondre à mes questions !
Je commence à y voir un peu plus claire ... L'échelle logarithmique, peut surprendre.
J'ai fini par faire un bête tableau : +3 db à chaque ligne avec la puissance nécessaire ... C'est .... surprenant.

Sonomètre : merci pour ces informations détaillées. Je vais chercher.
Décroissance de la puissance sonore ressentie : merci pour les corrections et informations, je n'avais pas lu durant mes recherches l'existence de ces différentes "zones".

95 dB certes, mais pour une tension de 2,83 V selon la norme.
mais comme il y a deux HP en parallèle dans le grave, l'impédance de charge est proche de 4 ohms, ce qui fait qu'avec 2,83 V la puissance appliquée (P = U²/Z) est de 2 W...

Donc 95 dB / 2 W... et par conséquent 92 dB / 1 W... normal...

Pénible cette manie de n'afficher qu'une partie des infos ...
Deux interrogations me viennent à l'esprit :
- Le besoin de CR en est il plus important ?
- Le ratio des transfos de sortie doit il être adapté pour 4 Ohms, 8 Ohms ou ça dépend ? Pour illustrer : le LL1623 propose Zaa = 5600 Ohms configuré en 8 Ohms (donc ratio de 26,45) mais pas cette Zaa sur une sortie 4 Ohms (absence de ratio 37,42). Soucis ou pas ? ... Et sans parler de la différence de puissance .... Les 1000 Vcac en sortie des KT88 vont prendre une claque ....

Evidemment, si la pièce n'est pas traitée, le champ réverbéré augmente le niveau, et en reculant à 4 m tu ne perdras pas de niveau par rapport à 2 m, donc pas besoin de plus de puissance !
Mais à 4 m le résultat ne sera pas fameux...

Merci je note pour l'avenir

Pour le clavecin de Bach ou pour NoQuarter de Led Zep ?

Metallica S&M !

Sachant qu'à l'avenir, pour différentes raisons et choix, mes enceintes seront limitées par leurs volume : klipsch forte (si j'en croise en occasion je prends), au max des davis monitor 1 ou peut être des HPS Alphée. L'orientation vers un ampli de 30 watts me semblent être de bon sens, donc un Push pull (ht de 500 V .... déjà très élevée ... !)

D'ailleurs en parlant des Klipsch Forte II, un 38 cm peut il descendre à 30 Hz ? Tout en proposant une sensibilité de 99 dB / W / m, où est ce encore un petit "tour de magie des commerciaux" ? K-25-K, 12" (30.5 cm) woofer et KD-15, IS" (38 cm) sub-bass
pdf pseudo technique en bas de page https://www.klipsch.com/products/forte- ... ng-speaker

Maintenant vous pourriez me dire : pourquoi tout ce travail et cet argent sur un ampli pour ce type d'enceintes et dans une salle non traitée ?
Hum le plaisir de comprendre le fonctionnement du dit ampli, de l'imaginer, le créer et l'écouter .... un projet avec un début ... et une fin, même temporaire.


Merci encore !

[francis ibre]

Benoit,

"un 38 cm peut il descendre à 30 Hz ? Tout en proposant une sensibilité de 99 dB / W / m"

30 Hz si tu ne dis pas à quel niveau d'atténuation, ça ne veut rien dire...

Klipsch annonce la bande passante à +/- 3 dB, selon la norme, ce qui signifie que les coupures basse et haute sont en fait à -6 dB en dessous de la bande "linéaire"...
32 Hz à -6 dB, c'est tout à fait possible, à condition de faire la mesure en demi-espace, c'est à dire contre un mur : renforcement de la réponse grave, donc coupure basse plus basse !

De plus, la Forté étant équipée d'un passif de 38 cm résonnant très bas, on gonfle la réponse grave sans difficulté... mais avec du trainage...

Mais le vrai problème est ailleurs : à cause de la faible sensibilité de l'oreille dans le grave, si on veut entendre quelque chose à 30 Hz il faut reproduire ces fréquences à des niveaux très élevés !
Le seuil d'audition à 30 Hz est vers 60 dB, et pour qu'un son de 30 Hz soit perçu à 85 dB il faut que le niveau SPL soit de 110 dB environ...
Pour produire 110 dB à 30 Hz, un HP de 38 cm devra produire une excursion crête de 10 mm, c'est à peu près sa limite.
Voilà pourquoi il faut de grands HP !
Et si tu penses qu'il n'y a rien à reproduire à 30 Hz, pense donc aux "bruits de transition grave"... et puis écoute une enceinte équipée d'un 38, comparée à une autre dotée d'un 17 cm, toutes deux annoncées pour descendre à 40 Hz, et tu verras que la réponse grave est fort différente !

Francis

[gg14]

Bonjour,

puis écoute une enceinte équipée d'un 38, comparée à une autre dotée d'un 17 cm, toutes deux annoncées pour descendre à 40 Hz, et tu verras que la réponse grave est fort différente !

Quand je compare le grave fournit par un TAD 1601 (38cm) et celui fournit par le FOSTEX F200A (20cm), le premier est beaucoup plus convaincant. Le renfort de grave obtenu en plaçant le Fostex près d'un mur ou en encoignure n'entraîne pas à l'écoute l'adhésion immédiate si habitué à autre chose. On peut s'en contenter, mais quelque chose ne va pas.
Pour le rendement, si le 38 est annoncé pour 97.5dBSPL/W/m, la réalité est plutôt de 95dBSPL/W/m. Et malgré ce bon rendement, un ampli très puissant est nécessaire, même si le niveau d'écoute se situe autour de 85dBSPL à 3m.
Le SE de 300B sur le Fostex donne un son agréable mais à niveau plutôt confidentiel lié au rendement insuffisant du HP. 80dBSPL est possible à 2m, mais il ne faut pas que la dynamique soit trop importante. Plus de puissance améliore les choses sans jamais atteindre le couple grosse gamelle/gros ampli.

Pour produire 110 dB à 30 Hz

Il faudra beaucoup de watts, au moins une bonne centaine pour ne pas pousser l'ampli dans ses retranchements.

[guy2]

on parle d'ampli à tubes, qui n'ont absolument pas un comportement de "générateur de tension".

4 ohms au lieu de 8, ça fait doubler le courant demandé, ce qui n'a aucune importance pour un ampli transistorisé de 100 W : qu'on lui en demande 8 ou 16, il s'en fout totalement...
Il donnera toujours la même tension, sur 4 comme sur 8 ohms : la sensibilité de l'enceinte exprimée en dB pour 2,83 V nous convient très bien.

Mais pour un ampli à tube SE de 300B, donnant 8 W sur 8 ohms ???
Si on lui branche 4 ohms, sur la prise adéquate bien sûr, il donnera... 4 W... pas un de plus.
Autrement dit il ne donnera pas du tout la même tension de sortie sur la prise 4 ohms et sur celle 8 ohms.
Pourquoi ? parce que la tension modulée maxi sur l'anode du tube est limitée par la HT et par l'impédance de charge choisie : notre 300B chargée par 3,5 kO module en gros 230 V crête sur son anode...
Le transfo 3500 : 8 ohms divise cette tension par 21... Tension de sortie de 11 V crête environ, soit 8 W
Mais en 3500 : 4 ohms il divise par 29,6... tension de sortie de 8 V crête, soit 4 W...

Et si on lui branche ces 4 ohms sur la prise 8 ohms, on n'obtiendra pas le double de courant : on obtiendra juste une énorme distorsion, et un écrêtage dissymétrique vers 2,85 W...
Pmax de 7 W mais avec 55% de distorsion !

Tu vois que contrairement à l'ampli à transistor, dont la puissance double sur 4 ohms, celle du SE est divisée par 2.

Bonjour Francis,

Merci pour ces rappels et ces clarifications très utiles pour les amplis à tube.

Quelques remarques complémentaires :

C’est vrai que l’appellation « ampli de tension » est plutot applicable aux amplis à transistors.
Mais on peut quand même s’en approcher sur un ampli à tube en diminuant fortement l’impédance de sortie.

Ceci peut être obtenu avec une CR significative, avec ses difficultés de mise en œuvre (gain en BO, stabilité).

Autre possibilité, la Correction différentielle, qui a tous les avantages de la CR sans les inconvénients (gain en BO inchangé, pas ou peu de problème de stabilité).
On peut ainsi améliorer le FA dans des proportions importantes, de quelques unités, ce qui est habituel sur un ampli à tubes sans CR, à plusieurs dizaines (l’expérience que j’en ai faite, sur un SE, avec une CDiff Hawksford, a permis de passer le FA de moins de 4 à plus de 60, soit une réduction de Zout de 3 Ohms à env 0.1 Ohm)

Et si on lui branche ces 4 ohms sur la prise 8 ohms, on n'obtiendra pas le double de courant : on obtiendra juste une énorme distorsion, et un écrêtage dissymétrique vers 2,85 W...
Pmax de 7 W mais avec 55% de distorsion !

Certes, dans ce cas, la désadaptation va redresser la droite de charge et donc limiter l’extension de tension possible et donc la puissance max accessible.
Mais tant qu’on n’est pas au max ou proche du max, la distorsion restera correcte, d’autant que la CR ou la Cdiff agira dans ce sens, jusqu’à ce qu’on s’approche de la saturation.

Guy

[bengug]

Bonjour Francis, Bonjour gg14, Bonjour à tous,

Merci à vous pour ces explications et informations.

Pour ma part, je suis persuadé, depuis longtemps, du "besoin" de "sub-bass" .... Suffi d'aller devant une grosse caisse ou des tambours ...

Le passif des Klipsch apporte également son lot de contradictions, du moins de compromis.
Je note également pour les différences entre les différences tailles de HP et leurs positionnements.

gg14, merci pour ces exemples appliqués à des HPs couplés à tes expériences. Je note.

Le seuil d'audition à 30 Hz est vers 60 dB, et pour qu'un son de 30 Hz soit perçu à 85 dB il faut que le niveau SPL soit de 110 dB environ...

Il faudra beaucoup de watts, au moins une bonne centaine pour ne pas pousser l'ampli dans ses retranchements.

Si je prends 95 dB / W / m, -6 dB, j'ai donc besoin de 110 - 90 = 20 dB. +20 dB demanderait d'après ma table de calcul une centaine de Watts ... gnii je ne m'y attendais pas .... c'est compliqué ... Gloops ...
D'où les caissons de basse avec un ampli classe D (intégré ou externe) ....

95 dB certes, mais pour une tension de 2,83 V selon la norme.
mais comme il y a deux HP en parallèle dans le grave, l'impédance de charge est proche de 4 ohms, ce qui fait qu'avec 2,83 V la puissance appliquée (P = U²/Z) est de 2 W...

Donc 95 dB / 2 W... et par conséquent 92 dB / 1 W... normal...

Et si on lui branche ces 4 ohms sur la prise 8 ohms, on n'obtiendra pas le double de courant : on obtiendra juste une énorme distorsion, et un écrêtage dissymétrique vers 2,85 W...
Pmax de 7 W mais avec 55% de distorsion !

Je souhaiterais revenir sur ces points : sur un ampli PP KT88 triode, avec CR de 6 dB et un transfo de sortie de 5600 / 8 Ohms (ratio de ~ 26), alors la distorsion serait très élevée
Hum donc acheter ces enceintes, même d'occasion à un très bon tarif, ne serait pas très pertinent ... ou du moins pas très pertinent de les coupler à un ampli à tubes de 30 Watts sur 8 Ohms ?

Merci encore.

[jimbee]

Mais pour un ampli à tube SE de 300B, donnant 8 W sur 8 ohms ???
Si on lui branche 4 ohms, sur la prise adéquate bien sûr, il donnera... 4 W... pas un de plus.

???? Si un 300B est donné - mesuré pour 8W / 8 Ohms ... sur les bornes 8 Ohms du transfo, il fournit toujours 8 W
en branchant 4 Ohms sur les bornes 4 Ohms du transfo, moins de tension ( 1/√2 ) , plus de courant (√2) : produit égal.